天然氣長輸管道大高差山區選線方法探討

摘 要：在天然氣管道建設工程中，選線規劃屬于其中關鍵，管道的設計和建設難度直接受到線路方案合理性的影響。基于此，本文將結合實際項目深入探討天然氣長輸管道大高差山區選線方法，并總結天然氣長輸管道大高差山區選線經驗，希望研究內容能夠給相關從業人員一定啟發。

關鍵詞：天然氣長輸管道;大高差山區;選線

大高差山區的天然氣長輸管道選線難度極大，這種難度源于線路的順、直、通等要求，以及建成后管線的安全運營以及后期管理。結合具體實踐可以發現，為順利開展天然氣長輸管道大高差山區選線，必須積極應用現代科技手段，如google earth、無人機技術，這類內容正是本文研究的關鍵所在。

1 項目概況

1.1 基本情況

為提升研究的實踐價值，本文以某天然氣管線工程作為研究對象，該工程的天然氣管線需要翻越為公山。為公山面積約270km2，海拔1622m，東西兩麓均為河谷，懸崖陡峭、深邃幽寒，山嶺主要呈馬鞍狀，山體起伏很大，綿延常達數公里，存在約1300m的高差，以及200-500m的山體切割深度。呈淺丘地貌的山頂存在寬度不等的溝谷，50-100m寬度的溝谷居多，石灰巖為山體的主要構成，植被茂密但覆土較淺。受地形地貌影響，天然氣管線工程的選線難度極大，難度源于線路的順、直、通等要求，以及建成后管線的安全運營以及后期管理[1]。

1.2 設計概況

在工程前期，在行政圖（1：50000）上畫出來線路方案，

同時基于方案進行了簡單的踏勘，希望能夠基于該方案進行施工方案的細化，通過衛星圖（google earth）開展了整體層面的方案布局。由于線路需要在兩個城鎮（A、B）分別設置閥室，且閥室可接出輸氣線路，因此提出了A城鎮方案和B城鎮方案，A城鎮方案擬從A城鎮閥室接出翻越為公山的管線并最終至C城鎮，線路的水平長度約為17.5km;B城鎮方案需從不同方向翻越為公山，長度14.5km，但出于工期考量，建設單位希望優化和細化A城鎮方案。

對于東西兩麓溝深坡陡的為公山來說，方案的確定必須對全線路進行實地踏勘，否則施工方案將無法貼合實際，具體施工也將面臨很多問題并出現無法順利施工的部分地段。開展衛星圖識讀可以發現，A城鎮方案必須經過當地風電場所在的鷹嘴巖山口，鷹嘴巖山口高程、接近山口的陡崖坡度、高分別為1450m、75°、200m。在以往的工程中，從未遇到過此類大高差山區，陡崖如何開鑿管溝、施工機具如何進場、如何布管均屬于需要解決的難題。受到衛星圖精度影響，B城鎮方案作為備選方案在未經現場踏勘前無法完全確定其山頂段是否存在可行的管廊帶，因此設計單位計劃開展全面線路踏勘，以此為最終推薦方案的確定提供依據，踏勘的成果屬于設計的關鍵。為充分利用具有無可替代直觀性的衛星圖，下載并拼接了工程所在地的衛星圖（google），由此完成了A城鎮方案走向圖的初步擬定，通過按圖索驥開展現場核實，即可完成對地形猜想假設，當然這種情況的出現是由于缺乏高精度的衛星圖[2]。

2 踏線比選

2.1 踏勘概述

作為高差巨大的山脈，為公山上道路崎嶇、植破茂盛，且很多地方并未修建道路，這便對天然氣長輸管道的設計和建設提出了較高挑戰，結合實際踏勘發現，為公山不僅沒有車行道路，同時也很少存在人行的小道。在封山育林政策下，原有地形圖標注的小道大多被灌木叢淹沒，這種情況下踏勘人員多次迷失在灌木叢中導致進退兩難，在斷崖邊無路可走的情況也反復出現，天然氣長輸管道大高差山區選線因此受到極大阻礙。翻越為公山屬于天然氣長輸管道建設的關鍵，因此需要全面深入了解為公山東西兩麓的高差、坡度。結合衛星圖，可實現道路、山形、村莊等信息的直觀全面反映，結合紙質地形圖（1：10000）開展深入分析和觀察，輔以無人機技術，即可順著擬定線路基本走向完成現場踏勘比較和優化。在具體的踏勘實踐中，2個組共開展了10天的探勘，最終得以完整認識天然氣管線工程的線路方案。基于任務線路存在的獨特地形特點，分析比較圍繞每個方案的3段進行，對于南北走向的為公山來說，翻山可細分為東、西坡段及山頂段。

2.2 A城鎮方案

首先，圍繞西坡爬升段進行分析。從A城鎮閥室至風電機組，經2級爬升至為公山山頂。A城鎮閥室高程為310m，先向東南方向的線路爬升510-820m海拔的龔家灣處，隨后在爬升630-1450m海拔的風電機組處，為公山的該段線路處極為陡峭，60-80°的陡坡存在于接近風電場處。龔家灣處存在機耕道，西坡爬升段其他位置不存在公路，這使得工程的施工難度極大，西坡爬升段的存在約4.2m的水平長度;其次，圍繞山頂丘陵低山段進行分析。丘陵低山為為公山山頂地形，較為平緩的此段地形部分大致沿鄉道或縣道布置，存在約7.5km的長度，該段總體上呈緩下坡走向，高度降低，最終達到處的高程為920m。此段存在村道、縣道，擁有A城鎮方案中最好的施工條件，施工相對容易;最后，圍繞東坡下山段進行分析。該段兩端的高程分別為940m、230m，高差約710m，長度約4.7km，存在20-40°的坡度，由于不存在公路依托，東坡下山段的施工難度較高[3]。

2.3 B城鎮方案

B城鎮方案的長度約14.5km。首先，圍繞西坡爬升段進行分析。西坡爬升段從B城鎮閥室至外沱西側山坡。B城鎮閥存在約320m的高程，爬升至山頂經4級，長度約為5.0km。第一級的高程、坡度分別為580m、30°，第二級高程、坡度分別為780m、20°，第三級高程、坡度分別為860m、20-40°，第四級高程為980m。其中，第三級屬于西坡爬升段最為陡峭處，第四級的地形較緩;其次，圍繞山頂丘陵低山段進行分析。山頂丘陵低山段存在首尾相連的溝谷地形，丘陵屬于為公山山頂段的主要地形，線路經過地段存在多為農地的溝谷，地勢較為平緩，存在很多機耕道和村道可以利用，長度約4.8km，交通條件良好;最后，圍繞東坡下山段進行分析。該段的線路走向與A城鎮方案東坡下山段一致，存在約20-40°的坡度、710m的高差，施工難度因無公路依托而較大，B城鎮方案所具備的優勢得到了較好證明[4]。

3 提交報告

對于共有4臺階的B城鎮方案來說，該天然氣長輸管道方案存在公路依托且坡度較緩，山頂端通過呈東西走向且首尾基本相連的溝谷布置，同時該方案的地形起伏很小，線路非常順直，存在可利用的機耕道或鄉村道路，施工難度相對較低，屬于較為優秀的天然氣長輸管道線路方案，A城鎮方案與B城鎮方案的東坡下山段基本一致。B城鎮方案的最大特點在于翻越1050m的最高點海拔，相較于需要翻越1450m的A城鎮方案，B城鎮方案需要翻越的海拔整整降低了400m。此外，B城鎮方案沿著溝谷布置山頂段，這使得該方案存在較小的地形起伏，對比A城鎮方案與B城鎮方案的長度也能夠發現，B城鎮方案相較于A城鎮方案短3km。從施工難度方面進行分析可以發現，B城鎮方案的施工難度遠低于A城鎮方案，結合踏勘情況和前期搜集的資料，推薦優越性顯著的B城鎮方案。

4 經驗總結

本文研究的天然氣管線工程于2018年5月18日建成并順利通氣，各方對天然氣長輸管道大高差山區選線方案給予了充分認可，因此本節對選線設計中的基本經驗和無人機技術應用要點進行了總結，希望能夠為相關從業人員帶來一定啟發。

4.1 基本經驗

在天然氣長輸管道大高差山區選線實踐中，設計單位充分貫徹了《油氣輸送管道穿越工程設計規范》、《輸氣管道工程設計規范》的相關要求，并積極應用了現代科技手段，如google earth、無人機技術。在具體的大高差山區天然氣長輸管道選線工作中，踏勘人員應盡可能避開山澗和陡坡布置管線，而是需要沿著緩坡山脊上下，高山的翻越需利用婭口等海拔低點。為避開滑坡體、覆土淺、石方段等不良工程地質段，還需要利用溝谷或寬谷等坡度小的地形，已有公路也需要充分利用，以此為具體施工提供便利。

4.2 無人機技術應用要點

無人機航拍測量技術能夠在天然氣長輸管道大高差山區選線實踐中發揮巨大作用，如提供高水準的定位技術支持，高質量的遙感影像也可基于該技術的應用獲取，結合衛星圖資料，即可更好服務于天然氣長輸管道大高差山區選線。深入分析可以發現，在天然氣長輸管道大高差山區選線工作中，無人機技術的應用能夠大幅提升踏勘效率，模塊化設置的儀器吊艙可用于黑夜及惡劣天氣巡查，對于山區等危險區域的作業來說，無人機技術的應用的安全性更高，并減少對配套資源和現場人員的需求。無人機航拍測量技術的應用能夠提供高精度定位數據和高分辨率圖像，輔以數據處理技術，即可實現數字化和可視化的天然氣長輸管道大高差山區選線設計。全天候監測飛行可基于無人機技術的應用實現，由此即可加深對區域的實地情況了解。此外，無人機技術還能夠用于天然氣長輸管道大高差山區的建設施工階段，通過對施工現場安全、質量、進度、野蠻施工行為的全天候監控，工程即可高質高效竣工。對于天然氣長輸管道大高差山區選線應用的無人機來說，在對比懸翼機型和固定翼機型后，設計單位針對性選擇懸翼機型無人機，這是由于固定翼機型主要用于地災季節前后線路地災的航測、航拍、圖像和數據對比，而懸翼機型則更適合徒步踏勘困難的大高差山區，且能夠應對極端天氣滿足圖像和數據的收集需要，靈活的局部監控也能夠隨之實現，真正實現對大高差山區的多角度、長時間智能監控與巡檢，為天然氣長輸管道大高差山區選線設計提供數據支持和輔助決策。在天然氣長輸管道大高差山區選線設計的無人機航拍測量技術應用實踐中，需關注無人機對同一個地區開展的不同角度多次拍攝，由此處理和分析這類數據，即可加深對區域的了解，并更好為設計提供支持。

5 結論

綜上所述，天然氣長輸管道大高差山區選線需關注多方面因素影響。在此基礎上，本文涉及的A城鎮方案、B城鎮方案、提交報告、經驗總結、無人機技術應用要點等內容，則提供了可行性較高的天然氣長輸管道大高差山區選線設計路徑。為更好應對大高差山區，天然氣長輸管道選線設計還需要關注各類新技術與新材料應用帶來的影響。

參考文獻：

[1]羅志強，彭波，夏敏.無人機在天然氣長輸管道地質災害預警的應用[J].石化技術，2020，27（02）：173-174+155.

[2]李帆，歐陽峰.環境影響評價角度下天然氣長輸管道選線的可行性[J].區域治理，2019（49）：176-178.

[3]張春燕.天然氣長輸管道建設風險管理淺析[J].石油化工安全環保技術，2019，35（04）：1-3.

[4]孫裴興.天然氣長輸管道施工關鍵技術分析[J].全面腐蝕控制，2019，33（04）：42-44.

作者簡介：

邵泉（1986- ），男，漢族，山東壽光人，中級工程師，學士，研究方向：油氣儲運工程。